关于无线电设备的电磁屏蔽.doc

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1、关于无线电设备的电磁屏蔽我们在研讨无线电设备接收和发射的工作中,常常要用到屏蔽的概念,在将交流电变换为直流电的过程中也会经常碰到到屏蔽的问题,工业上用高频交流电加工零件和医学上用高频电流医治病人时也会涉及到屏蔽。有些专业书籍上介绍的屏蔽问题太笼统,遇到一些具体问题都绕开了,咱们还是从实用的角度来探讨一下。从广义上讲,所谓屏蔽就是:用技术手段将电磁能量限制在规定的空间范围内,这种限制就是用一切可能的方法来阻止电磁能量的向内部或向外部传播。其实,在无线电技术中,屏蔽不属于电路设计,而是属于机器设备的结构设计。在专门生产无线电设备的大型企业里,结构设计是一个专门的部门,电路设计、结构设计、工艺设计等

2、都服从于设备的总体设计,为设备的总体设计服务。尽管现在还不能用工程计算来直接决定一个无线电电路是否需要某种程度的屏蔽,以及确定某种屏蔽的类型是否足够(通常都是用实验的方式来最后 确定),但是了解屏蔽的物理作用并对它有一定性的认识,这对我们确定无线电设备性能的优劣、改进我们手头无线电设备的性能、尤其是设计制造新型的无线接收机时进行结构设计都是有帮助的. 电磁屏蔽包括电场屏蔽和磁场屏蔽 一、 电场屏蔽 请看下图 若A点是无线电设备中某一工作在射频状态的点,B点是同一设备中需要屏蔽的点,Do点是该设备的零电位点,C1是A点对B 点的杂散寄生电容,C2是B点对Do点的杂散寄生电容,在A点电位Ua的作用

3、下,B点产生的电位为 Ub Ub=Ua(C1/(C1+C2)),从公式中可以看出:减小C1或增大C2 都能使Ub的电位减少。这就是设计电场屏蔽的理论基础。(上面的分析应该是用容抗的概念,为了便于说明问题,这里就 直接用C1、C2代替了。)在设计无线电设备时,我们可以增大A、B两点之间的距离来减小C1,或是减少A、B两点的元器件表面积来减少C1,但这两种措施都有一定的局限性,所以,我们可以采取下面的方法。请看下如图为了减小C1,我们在A与B之间加入一块金属平板J,这时,电容C1被分为两个串联的电容C3和C4,C5为金属板与参考点 Uo之间的电容,C为A,B之间加入金属板之后的寄生电容,其值非常小

4、,可以忽略不计。此时经过Y/变换后,求得Bb电压 为:Ub=Ua(C3*C4)/(C3+C5)(C4+C2)从上式可知:当加入金属板后,Ub电位可高于或可低于加入金属板前的电位,分析如下:当C3比C5大得多的时候,金属板电位大约等于Ua电位,而C4总比原来的C1大,这时的Ub反而比加入金属板前的电位高,这时加入的屏蔽体(金属板)不是有利,反而是有害的。若增大C5,则Ub电压会下降,当C5无限增大,变成屏蔽体接地,从公式可以看出:Ub0,也就是说,我们达到了屏蔽的目的。所以我们得到的结论是: 1、 为了屏蔽电场,屏蔽体必须妥善接地,可以是设备的机壳、底板或电路的零电位点。 2、 由于屏蔽体内的电

5、流不大,所以电场屏蔽的效果不决定于屏蔽体的材料厚度。 3、 在屏蔽体上为了散热或调节元器件而加工的狭槽和小孔,只要其几何尺寸比设备工作的波长和屏蔽体本身的几何尺寸小得多,就不会影响电场屏蔽的效果。 4、 改变设备的工作频率不影响屏蔽体对电场屏蔽的效果, 5、 为了更好地屏蔽电场,最好将要屏蔽的电路、元器件、 设备用屏蔽材料包围或封起来。 二、磁场屏蔽物理学中的焦尔楞次定律告诉我们:在有电流流过的任合电路的周围空间都会产生磁场,如果这个电流是交变的,那么产生的这个磁场也是交变的。当这个交变的磁场通过某一个闭合的回路时,在闭合的回路中就会产生一个交变的电流,这就是磁场耦合。所谓磁场屏蔽,就是把这种

6、磁场耦合截断,或是把这种磁场耦合降低到最小的程度。工程上解决磁场屏蔽的方法有两种,就是“山海经”里面“大禹治水”的方法,一是“堵”,二是“疏”。所谓“堵”,就是用磁阻损耗大的导磁材料把磁场能量消耗掉,所谓“疏”,就是用磁阻特别小,而且导磁率特别高的导磁材料把磁场旁路掉。 1、利用涡流和磁滞的方法(“堵”的方法) 利用导磁材料的涡流损耗和导磁材料的磁滞损耗特性来达到磁场屏蔽。见下图所示 电路A由于交变电流引起磁场变化对电路B有磁场耦合作用,为减少这种耦合作用,我们在A与B之间放置金属板J,见下图。在电路A交变电流产生磁场的作用下,金属板J内部将感应出交变电流,我们把这个交变电流称为涡流,涡流产生

7、的磁场与电路A产生的磁场正好相反,从而减小了电路A对屏蔽体J后面的电路B的磁场耦合,这样就达到了利用涡流来进行磁场屏蔽的目的。 从上面的物理分析可知: 1、 涡流越大,产生的反向磁场也越大,屏蔽的作用也越好。 2、 涡流的大小由屏蔽体的电阻率和厚度有关。 3、 金属板J中的微小磁极分子在交变磁场的反复作用下会产生磁滞损耗,也会消耗电路A产生的交变磁场的磁场能量,使磁场屏蔽的效果进一步提高。 4、 磁滞损耗大的屏蔽材料,其屏蔽效果好,铁磁材料好于铜、铝材料。另外,由于高频电流在导线中传播时会产生趋肤效应,同样,高频涡流在屏蔽体中也产生趋肤效应,此时的趋肤效应我们把它叫做“涡流透入深度”。如果屏蔽

8、体的厚度小于涡流的透入深度,会减小屏蔽体中的涡流,使的屏蔽效果变差。工程上常常采用下面两个表示透入深度的参数。X0.1表示屏蔽体中电流密度和磁场强度减小到表面处1/10的数值,X0.01 表示屏蔽体中电流密度和磁场强度减小到表面处1/100的值,其表达式如下:以金属铜为例,当频率为525KHz时(中波频率的下限),通过计算我们得知:X0.10.2mm(毫米),X0.010.4mm(毫米)铁(低碳钢):X0.10.7mm,X0.011.5mm从上述计算可知:对于中波以上的高频信号,任何金属材料制成0.51.5mm厚的屏蔽物,其屏蔽效果都是十分好的。当我们要屏蔽的对象是电源变压器时,工作频率是50

9、Hz,此时的铜材料:X0.122mm , X0.0144mm铁材料:X0.132mm , X0.0165mm从上面可以看出,这么厚的屏蔽材料是不可能用在机器上的,实际上也是行不通的,所以,这时必须采用下面的方法。 二、利用高导磁率材料的屏蔽(“疏”的方法)利用高导磁材料特别大和磁阻远比空气小的特点,使磁力线的绝大部分都通过屏蔽体,形成磁回路的捷径(旁路磁力线),达到屏蔽低频磁场的目的。这样的高导磁材料常见到的有: 1、 热轧硅钢片,导磁率可达60008000左右 2、 冷轧硅钢片,晶粒有取向的导磁率可达1200014000左右,晶粒无取向的导磁率可达1600018000左右 3、 坡莫合金,导

10、磁率可达1200020000左右硅钢片的机械特性不好,加工成型特困难,坡莫合金的机械加工比较容易,就是成本太高。从磁场屏蔽的物理作用来看,屏蔽体的接地与否,对磁场屏蔽的性能是没有影响的,而电场屏蔽的屏蔽体必须要接地,为了使屏蔽体同时达到电场和磁场的屏蔽,屏蔽体还是要可靠接地。浅析规则式植物造景和自然式植物造景苏旺指导老师:汪小飞(黄山学院生命与环境科学学院,安徽 黄山245041)摘 要:本文分析了规则式植物造景和自然式植物造景,和他们各自的造景特色和主要适用在什么场合。探讨了规则式植物造景和自然式植物造景二者包括的造景形式以及他们在造园体系、表现手法上的不同点。介绍了它们在各个国家、地域的各

11、有特色。最后我们应该适宜运用各种造景形式。关键字:规则式植物造景,自然式植物造景Analysis of rule-plant landscaping and nature plant landscapeSu WangDirector:Wang Xiaofei(College of Life & Environmental Sciences, Huangshan University, Huangshan245041, China)Abstract:This article analyses the rules scene building with plants and nature plan

12、t landscape, and their landscape and mainly used on occasion.Discusses rules for scene building with plants and nature plant landscape landscape including the two forms as well as their gardening system, on the presentation of different points.Describes them in the various countries, geographical fe

13、atures.Finally we should be appropriate to use various landscape forms.Keyword:Rules-plant landscaping, nature plant landscape1.树木配置的形式按照树木的生态习性,运用美学原理,依其姿态、色彩、干形进行平面和立面的构图,使其具有不同形态的有机组合,构成千姿百态的美景,创造出各种引人入胜的树木景观。树木配置的形式多种多样、千变万化,但可以归纳为两大类,即规则式配置和自然式配置。2.规则式植物造景规则式又称整形式、几何式、图案式等,是把树木按照一定的几何图形栽植,具有一定的

14、株行距或角度,整齐、严谨、庄重,常给人以雄伟的气魄感,体现一种严整大气的人工艺术美,视觉冲击力较强,但有时也显得压抑和呆板。2.1规则式植物造景适用的场合规则式植物造景常用于规则式园林和需要庄重的场合,如寺庙、陵墓、广场、道路、入口以及大型建筑周围等。法国、意大利、荷兰等国的古典园林中,植物景观主要是规则式的,植物被整形修剪成各种几何形体以及鸟兽形态,与规则式建筑的线条、外形,乃至体量协调统一。古埃及园林、古希腊园林、古罗马园林、文艺复兴时法国园林等植物景观都是规则式的。西方古典园林植物造景受到唯理思想的影响,采用完全规则式的配置方式,整齐一律,均衡对称。植物采用中轴线左右对称,均衡布置,植物

15、在种类、株数、体量、大小、高矮选择上都与中轴线呈对称布置;草坪和花圃,被分割成各种几何形状的板块,甚至树木本身也被修剪成规则式的,如凡尔赛宫成排树木沿中轴线规则排布,密植的树木修剪成的树墙,给人以有序整齐视觉感受。 古罗马园林很重视植物造型的运用, 有专门的园丁从事这项工作。造型初期只是将一些萌芽力强、枝叶繁茂的常绿植物修剪成篱, 以后日益发展, 将植物修剪成各种几何图形、文字、图案, 甚至一些复杂的牧人或动物的形象。常用的植物为黄杨、紫杉和柏树。又如文艺复兴时期意大利台地园及法国18 世纪园林中都有大量的规整式植物造型。规则式的园林景观给人以雄伟气魄之感。西方古典园林植物造景中兴盛迷园的建造

16、。例如, 罗马园林中的迷园内有图案复杂的小径,有的用大理石铺路, 有的用草皮铺路, 以修剪的绿篱围在道路两侧, 形成图案复杂的通道, 成为园中娱乐的一个地方。2.2对植和列植的理解规则式包括对植和列植。在规则式种植中,利用同一树种、同一规格的树木依主体景物的中轴线作对称布置,两树的连线与轴线垂直并被轴线等分,无论在道路两旁、公园或建筑入口都是经常运用的。这种规则对称种植的树种,树冠比较整齐,种植的位置既不要妨碍交通,又要保证树木有足够的生长空间。对植常采用树形整齐优美、生长较慢的树种,以常绿树为主。常用的有松柏类、南洋杉、云杉、冷杉、大王椰子、苏铁、桂花、玉兰、碧桃、银杏、腊梅、龙爪槐等,或者

17、整形的大叶黄杨、石楠、海桐等。例如,公园门口对植两棵体量相当的树木,可以对园门及其周围的景物起到很好的引导作用;桥头两旁的对植则能桥梁构图上的稳定感。对植也常用于有纪念意义的建筑物或景点两边,这时选用的对植树种在姿态、体量、色彩上要与景点的思想主题相吻合,既要发挥其衬托作用,又不能喧宾夺主。列植是将乔木、灌木按一定的株行距成排成行地栽种,形成整齐、单一、气势大的景观。它在规则式园林中运用较多,如道路、广场、工矿区、居住区、建筑物前的基础栽植等,常以行道树、绿篱、林带或水边列植形式出现在绿地中。列植树木要保持两侧的对称性,平面上要求株距相等,立面上树木的冠径、胸径、高矮则要大体一致。当然这种对称

18、并不一定是绝对的对称,如株行距不一定绝对相等,可以有规律的变化。列植树木形成片林,可作背景或起到分割空间的作用,通往景点的园路可用列植的方式引导游人视线。3. 自然式植物造景 自然式又称风景式、不规则式,植物景观呈现出自然形态,无明显的轴线关系,各种植物的配置自由变化,没有一定的模式。树木种植无固定的株行距和排列方式,形态大小不一,自然、灵活,富于变化,体现柔和、舒适、亲近的空间艺术效果。适用于自然式园林、风景区和普通的庭院,如大型公园和风景区常见的疏林草地就属于自然式配置。中国式庭院、日本式茶庭以及富有田园风趣的英国式庭院亦多采用自然式配置。3.1孤植、丛植、群植的理解自然式包括孤植、丛植、

19、群植等。树木的单位栽植称为孤植,孤植树有两种类型,一种类型是与园林艺术构图相结合的庇荫树。这类树要求冠大荫浓,寿命长,第二种的孤植树是单纯作艺术构图中的孤赏树应用。要求体型端庄或姿态优美。开花繁茂,色泽鲜艳。丛植是指一株以上至十余株的树木,组合成一个整体结构。丛植可以形成极为自然的植物景观,它是利用植物进行园林造景的重要手段。一般丛植最多可由15株大小不等的几种乔木和灌木。在自然式园林中,丛植是最常用的配置方法之一,可用于桥、亭、台、榭的点缀和陪衬,也可专设于路旁、水边、挺远、草坪活广场的一侧,一丰富景观色彩和景观层次,活跃园林气氛。运用写意手法,几株树木丛植,姿态各异、相互趋承,便可形成一个

20、景点或构成一个特定空间。3.2孤植孤植是中国古典园林采用较多的一种形式, 它能充分发挥单株花木色、香、姿的特点, 并常作为庭院观赏的主题。如苏州拙政园“玉兰堂”的白玉兰, 网师园“小山丛桂轩”西侧的槭树等。西方古典园林的孤植,最典型的要数英国自然风景园林, 它追求的是一种简单而真实的美。在西方, 孤植多为高大的乔木, 常有一木成林的气势。例如英国斯陀园中孤植的大橡树。丛植在中国古典园林中,有两种情况: 一是用一种观赏价值较高的树植之成林,发挥和强调某种花木的自然特性, 以体现群体美, 常作为主景;二是用数种花木成丛栽植, 常作为观赏的主题。如怡园听松涛处植松, 苍翠挺拔;留园西部植鸡爪械, 秋

21、日红叶斑斓;沧浪亭山边的箬竹满坡, 苍翠欲滴;远香堂南的广玉兰, 浓萌匝地等。西方古典园林的丛植多用于乔木、灌木的结合。丛植的林地边缘也呈不规则的形式。3.3丛植 丛植除用于近景和中景外, 还常常起隔景、障景的作用, 以增加景色的层次与变化。同时也常常将不宜入画的地面或建筑用灌木丛遮掩起来。例如英国邱园中片植的乔木和互相搭配的姿态、颜色各异的灌木丛等。自然式植物造景运用的比较好的是中国和日本。他们讲究的都是本于自然,诗画的情趣,意境的蕴含。只有这样,自然式植物造景才能不仅仅是形态上的自然,连神态都显的自然。日本式,植物在这类庭园里扮演着非常重要的角色;常青灌木和树木可以构成设计的主骨架。不要选

22、用大叶灌木。相反,应选用小叶植物和不对称的树木。在大多数日式庭园里,经常要修剪树木和灌木,使它们大小相宜,并留下足够的空地(在较大的园里需要修剪的通常只是那些郁郁葱葱的松树)。中国的自然式植物造景,如在个园中春梅翠竹,配以笋石,寓意春景,夏种槐树、广玉兰,配以太湖石构成夏景,秋栽枫树,配以黄石构成秋景,冬植腊梅、南天竹配以雪石构成冬景。从而在咫尺庭院中创造了四季变化的景观序列。4.总结自然式植物造景和规则式植物造景各有特色,自然式的,灵动、优雅、自然、亲近;规则式的,雄伟、严谨、庄重。运用得当,可以形成,各种特色的景观。参考文献 1 陈志华. 外国造园艺术M. 河南科学技术出版社,2001 2

23、 胡长龙.园林规划设计M. 中国农业出版社. 1995 3 卢圣.植物造景M.北京:气象出版社,2004 4 秦 颂. 浅析中西方绿化文化之异同 J . 国外建材科技, 2006( 27) : 5 5 区伟耕.园林景观设计资料集M.乌鲁木齐新疆科技卫生出版社.2002 6 邵 君. 浅议中西古典园林的起源及差异 J . 甘肃水利水电科技, 2003(39) : 2 7苏雪痕. 植物造景M. 北京:中国林业出版社,1998 8杨 闯.植物造景的应用M.武汉-武汉大学出版社.2006 9 余树勋.园林美与园林艺术M. 科学出版社. 198710 周武忠. 园林植物配置M. 中国农业出版社,200411 朱钧珍.中国园林植物景观艺术M.北京中国建筑工业出版社.2003

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